一种基于广义声子晶体半柱壳声波带隙特性的隔声罩

摘要

本发明提供的是一种基于广义声子晶体半柱壳声波带隙特性的隔声罩，包括基体罩，基体罩是由五个基体板相互连接组成的方形壳体，且基体罩底端设置底边连接板，底边连接板上设置螺纹孔，基体罩通过底边连接板与基座连接，在每个基体板的内表面上均匀设置有至少两个半圆柱槽，每个半圆柱槽安装一个广义声子晶体半柱壳，每个广义声子晶体半柱壳由内至外至少设置两个周期组元，每个周期组元由内至外依次是非金属层和金属层，且非金属层和金属层是相互贴合的，每个周期组元之间是相互贴合的。本发明具有隔声量大、便于装拆及运输、设计制造成本低等优势，且本发明对带隙范围内的振动具有良好的减振降噪的效果。

说明书

技术领域

本发明涉及一种隔声装置，尤其涉及一种基于广义声子晶体半柱壳声波带隙特性的隔声 罩。

背景技术

随着生活水平的提高，人们对身处环境质量要求也越来越高，为改善声环境，越来越多 的噪声控制方法得以应用和研究。在实际工程应用中，噪声控制主要有三种途径：(1)对声源 的控制，即从声源入手，改进声源的结构设计，减少声源发出的噪声等级；(2)对声场接收者 的防护控制，即指暴露在噪声环境中的人们人为的采取一定的保护措施保护自己不受到伤害， 一般可以通过佩戴护耳器、减少暴露在噪声环境中的时间等防护措施；(3)传播途径控制，即 通过吸声、隔声、消声等降噪措施降低声波的传播能量。

由于噪声源头很多，要从源头上控制噪声的产生是非常困难的，所以工程上常用被动减 振降噪的方法来抑制有害的振动噪声的传播，比如在传播途径上，采取隔声处理阻隔其传播。 就现有隔声技术而言，隔声罩是噪声控制中最易实现、最经济的控制方式。隔声罩将噪声源 封闭在罩内，以减少向周围的声辐射。隔声罩的主体结构是罩壁，这就要求罩壁必须有足够 的隔声量来阻碍声波的传播，根据质量作用定律可知，罩壁密度越大隔音效果越好，故罩壁 大多采用重质材料来制造,如砖块、混泥土、大理石、石膏板、钢材等。在实际工程中，需要 定期对隔声装置以及声源设备的进行检修和维护，常常要求隔声罩应轻巧方便、便于装拆及 运输,但现有隔声罩其结构过于笨重,无法满足上述要求。

采用现有的隔声技术固然能使传递到结构体上的振动及其辐射的噪声有一定的衰减，但 目前在很多加压设备运行时产生的噪声极大，就现有的隔声罩而言，隔声量较小，远远不能 满足要求。中国专利(授权公告号CN203583695U)提供一种模块组装式隔声罩，由框架结 构、复合板模块组成，框架结构由承力钢结构、安装槽结构组成，复合板模块的外形规格统 一，包括复合吸隔声模块、隔声门模块等形式。

发明内容

本发明的目的是为了使得隔声罩的隔声量大、拆装更简便而提供一种基于广义声子晶体 半柱壳声波带隙特性的隔声罩。

本发明的目的是这样实现的：包括基体罩，基体罩是由五个基体板相互连接组成的方形 壳体，且基体罩底端设置底边连接板，底边连接板上设置螺纹孔，基体罩通过底边连接板与 基座连接，在每个基体板的内表面上均匀设置有至少两个半圆柱槽，每个半圆柱槽安装一个 广义声子晶体半柱壳，每个广义声子晶体半柱壳由内至外至少设置两个周期组元，每个周期 组元由内至外依次是非金属层和金属层，且非金属层和金属层是相互贴合的，每个周期组元 之间是相互贴合的。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.每个广义声子晶体半柱壳有三个周期组元，每个广义声子晶体半柱壳由内至外依次是 第一非金属层、第一金属层、第二非金属层、第二金属层、第三非金属层和第三金属层，各 层之间相互贴合。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明将广义声子晶体半柱壳引入到隔声罩结 构中，利用其产生的声波带隙来抑制声波在晶体罩内的传播，并可通过调节广义声子晶体半 柱壳的结构参数、材料参数、周期组元的数量及尺寸来改变带隙位置、带隙宽度以及隔声量， 并能在带隙频率范围内实现减振降噪的目的，本发明与现有的隔声技术具有本质区别，具有 隔声量大、便于装拆及运输、设计制造成本低使用可靠并对工作环境要求低的优势。

附图说明

图1是本发明的外部结构示意图；

图2是本发明基体罩的结构示意图；

图3是本发明的总体结构示意图；

图4是本发明基体板的结构示意图；

图5是本发明具有三个周期组元的广义声子晶体半柱壳的结构示意图；

图6是本发明基体板上安装广义声子晶体半柱壳的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

本发明主要是针对中高频域声源的隔声，本发明是基于广义声子晶体半柱壳的声波带隙 特性而设计的隔声罩。其原理是沿非金属基体板X方向周期布置广义声子晶体半柱壳，当声 波在广义声子晶体半柱壳中传播时，由于其内部不同阻抗特性的分界面处反射相消(即径向 周期性)作用，形成声波带隙，此带隙具有控制波的传播特性，进而抑制了相应频率范围内 的声波在晶体中传播。本发明能实现在带隙频率范围内的大幅度减振降噪的目的。

实施案例一：结合图1至图6，本发明包括基体罩1，基体罩1是由五个基体板4、5、6、 7、8相互连接组成的方形壳体，也即基体罩1由基体板4、5、6、7、8通过若干螺栓3连接 所组成，基体罩是隔声罩的主体结构。且基体罩1底端设置底边连接板17，底边连接板17 上设置螺纹孔15，基体罩1通过底边连接板17与基座连接，也即本发明通过螺栓的连接的 方式将隔声罩与基座连接在一起，在每个基体板的内表面上均匀设置有至少两个半圆柱槽16， 也即半圆柱槽16在基本板上成列均匀布置，半圆柱槽与半圆柱槽之间的间距是相等的，且每 个半圆柱槽16安装一个广义声子晶体半柱壳2，这样实现在每个基体板的内表面上均匀排列 的至少两个的广义声子晶体半柱壳2，每个广义声子晶体半柱壳2由内至外至少设置两个周 期组元，每个周期组元由内至外依次是非金属层和金属层，且非金属层和金属层是相互贴合 的，每个周期组元之间是相互贴合的。

本发明的广义声子晶体半柱壳2是由两种不同材质的同轴线半柱壳交替连接所组成，半 圆柱槽16在基体板4、5、6、7、8的内表面上周期排列，声子晶体的各层之间的贴合、各周 期组元之间的贴合都是采用胀紧、粘连或其他合理的工艺方法。广义声子晶体半柱壳的结构 尺寸、材料参数、周期组元的数量及尺寸可以根据使用环境的需要进行调整，从而改变带隙 位置、带隙宽度以及隔声量。

实施案例二：结合图5，每个广义声子晶体半柱壳有三个周期组元，每个广义声子晶体 半柱壳由内至外依次是第一非金属层9、第一金属层10、第二非金属层11、第二金属层12、 第三非金属层13和第三金属层14，各层之间相互贴合，具有三个周期组元的广义声子晶体 半柱壳是采用三层非金属半柱壳9、11、13和三层金属半柱壳10、12、14交替着通过胀紧、 粘连或其他合理的工艺方法连接在一起。

本发明在实际使用时应考虑到以下几种因素：

1.基体罩和周期组元的材料。根据工作环境不同，基体罩和组成广义声子晶体半柱壳的 组元可以选择不同的材料。例如非金属材料可采用尼龙、增强型尼龙、聚苯硫醚、聚合物复 合材料等等，金属材料可采用钢、铝及各种合金等。

2.周期组元的数量及结构尺寸。根据几何尺寸、频带范围等要求可以调整周期组元的数 量和结构尺寸。

3.隔声罩与基座的连接。较强的结构声传入隔声罩内会使其成为声辐射源，从而大大降 低隔声效果，使隔声量降低。为避免或减少机座的振动传给隔声罩，隔声罩与基座的连接处 应安装隔振器，隔声罩与设备的必要连接处应尽量采用弹性软连接。

应该说明的是以上实施例仅用以说明本发明而非限制，本发明也并不仅限于上述举例。 一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围 内。